DE112008002598T5 - Optoelektronische Vorrichtungen - Google Patents

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Abstract

Display aus einer passiven Matrix, das ein Diodenarray zwischen einer Vielzahl von Anodenleitungen und einer Vielzahl von Kathodenleitungen umfasst, wobei zumindest einige Dioden Leuchtdioden sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, und andere Dioden Sensordioden sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in umgekehrter Richtung ausgerichtet sind.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optoelektronische Vorrichtungen, Displays sowie deren Antriebsschaltkreis.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Im Stand der Technik sind verschiedene Arten optoelektronischer Displays bekannt. Eine Art umfasst eine LED-Matrix (LED = Leuchtdiode), zum Beispiel in einem organischen oder anorganischen monochromatischen Display oder einem mehrfarbigen Display.
  • Bei einer Klasse optoelektrischer Vorrichtungen für optoelektronische Displays kommt ein organisches Material zur Lichtemission (bzw. -detektion im Falle von Photovoltaikzellen und dergleichen) zum Einsatz. Die Grundstruktur dieser Vorrichtungen ist eine Licht emittierende, organische Schicht, z. B. ein Film aus Poly-(p-phenylenvinylen) (”PPV”) oder Polyfluoren zwischen einer Kathode zur Injektion negativer Ladungsträger (Elektronen) und einer Anode zur Injektion positiver Ladungsträger (Löcher) in die organische Schicht. Durch Kombination der Elektronen und Löcher in der organischen Schicht entstehen Photonen. In der WO 90/13148 ist das organische, Licht emittierende Material ein Polymer. In der US 4,539,507 stammt das organische, Licht emittierende Material aus der Klasse der sogenannten kleinmoleküligen Materialien wie z. B. (8-Hydroxychinolin)-aluminium (”Alq3”). In einer praktischen Vorrichtung ist eine der Elektroden lichtdurchlässig, damit die Photonen aus der Vorrichtung austreten können.
  • Eine typische organische Lichtemissionsvorrichtung (”OLED”) besteht aus einem mit einer lichtdurchlässigen Anode wie Indiumzinnoxid (”ITO”) beschichten Glas- oder Kunststoffsubstrat. Eine Schicht eines Dünnfilms aus mindestens einem elektrolumineszierenden, organischen Material bedeckt die erste Elektrode. Schließlich bedeckt eine Kathode die Schicht aus dem elektrolumineszierenden, organischen Material. Die Kathode ist typischerweise ein Metall oder eine Legierung und kann eine Einzelschicht wie z. B. Aluminium oder eine Vielzahl von Schichten wie z. B. Calcium und Aluminium umfassen.
  • Bei Gebrauch werden durch die Anode Löcher und durch die Kathode Elektronen in die Vorrichtung injiziert. Durch Kombination der Löcher und Elektronen in der organischen, elektrolumineszierenden Schicht entsteht ein Exziton, das dann unter Abgabe von Licht einem Strahlungszerfall unterliegt.
  • Organische LEDs können auf einem Substrat in einer Pixelmatrix abgeschieden sein, so dass ein Display mit ein- oder mehrfarbigen Pixeln entsteht. Ein mehrfarbiges Display kann aus Gruppen rotes, grünes und blaues Licht emittierender Pixel gebildet sein. Sogenannte aktive Matrizen besitzen ein Speicherelement, typischerweise einen Speicherkondensator und einen Transistor für jeden Pixel. Sogenannte passive Matrizen besitzen kein solches Speicherelement und werden stattdessen wiederholt abgetastet, um den Eindruck eines konstanten Bildes zu vermitteln.
  • 1 stellt ein Display aus einer passiven Matrix mit einem Leuchtdiodenarray dar. Die Leuchtdioden befinden sich zwischen einer Vielzahl von Anodenleitungen und einer Vielzahl von Kathodenleitungen und sind mit ihnen gekoppelt, so dass eine elektrische Vorspannung zum Antrieb der Dioden entsteht. Die Anodenleitungen weisen eine positive Vorspannung, die Kathodenleitungen eine negative Vorspannung relativ zueinander auf.
  • 2 stellt einen vertikalen Querschnitt durch eine beispielhafte OLED-Vorrichtung 100 dar. In einem Display aus einer aktiven Matrix ist ein Teil der Pixelfläche von einem entsprechenden Antriebsschaltkreis belegt (in 1 nicht dargestellt). Die Struktur der Vorrichtung ist zum Zwecke der Veranschaulichung etwas vereinfacht.
  • Die OLED 100 umfasst ein Substrat 102 aus typischerweise 0,7 mm bzw. 1,1 mm dickem Glas oder wahlweise durchsichtigem Kunststoff, auf dem eine Anodenschicht 106 abgeschieden ist. Die Anodenschicht umfasst typischerweise etwa 150 nm dickes ITO (Indiumzinnoxid), auf dem sich eine Metallkontaktschicht aus typischerweise etwa 500 nm dickem Aluminium – zuweilen als Anodenmetall bezeichnet – befindet. Mit ITO und einem Kontaktmetall beschichtete Glassubstrate sind von Corning, USA erhältlich. Damit es das Display nicht verdeckt, wird das Kontaktmetall (und wahlweise das ITO) je nach Wunsch durch ein herkömmliches Photolithographieverfahren und anschließendes Ätzen mit einem Muster versehen.
  • Auf dem Anodenmetall befindet sich eine im Wesentlichen lichtdurchlässige Lochtransportschicht 108a, gefolgt von einer elektrolumineszierenden Schicht 108b. Auf dem Substrat können Barrieren 112, z. B. aus positivem oder negativem Photoresistmaterial, zur Definition von Vertiefungen 14, ausgebildet sein, in die diese aktiven organischen Schichten z. B. durch Tröpfchenabscheidungs- oder Tintenstrahldrucktechniken selektiv abgeschieden werden können. Die Vertiefungen definieren somit die Lichtemissionsbereiche oder Pixel des Displays.
  • Dann wird z. B. mittels physikalischer Dampfabscheidung eine Kathodenschicht 110 aufgebracht. Die Kathodenschicht umfasst typischerweise ein Metall mit geringer Austrittsarbeit wie z. B. Calcium oder Barium, das mit einer dickeren Deckschicht aus Aluminium bedeckt ist, und wahlweise für eine verbesserte Angleichung des Elektronenenergieniveaus eine weitere, der elektrolumineszierenden Schicht unmittelbar benachbarte Schicht wie z. B. eine Lithiumfluoridschicht einschließt.
  • Bei bestimmten Anwendungen ist eher die Bereitstellung einer Lichtsensorvorrichtung als einer Lichtemissionsvorrichtung wünschenswert, z. B. bei Photovoltaikzellen, Kameras und dergleichen. Vorrichtungen mit Lichtsensordioden sind bekannt und weisen eine ganz ähnliche Struktur wie LED-Vorrichtungen auf. Die Lichtsensordioden funktionieren im Wesentlichen umgekehrt wie die zuvor beschriebenen Leuchtdioden. Ein auf eine Lichtsensordiode treffendes Lichtphoton erzeugt ein Exziton mit einem Loch und einem Elektron in einer optoelektrisch aktiven Schicht der Vorrichtung. Wird mittels entgegen gesetzter Elektroden eine Vorspannung an die optoelektrisch aktive Schicht angelegt, können das Loch und das Elektron mittels der entgegen gesetzten Elektroden aus der optoelektrisch aktiven Schicht extrahiert werden, wodurch ein von einem geeigneten Sensorschaltkreis wahrgenommener Strom erzeugt wird. Die Löcher werden durch die negativ vorgespannte Elektrode, die Elektronen durch die positiv vorgespannte Elektrode extrahiert. Damit die Elektroden die Löcher und Elektronen ohne große Vorspannung leicht extrahieren können, werden geeignete Materialien ausgewählt. Als positiv vorgespannte Elektrode sollten Elektronen aufnehmende Materialien ausgewählt werden, als negativ vorgespannte Elektrode Löcher aufnehmende Materialien. Für gewöhnlich sind Materialien, die gute Lochinjektoren in Lichtemissionsvorrichtungen sind (Anodenmaterialien), auch gute Lochakzeptoren in Lichtsensorvorrichtungen. In ähnlicher Weise sind Materialien, die gute Elektroneninjektoren in Lichtemissionsvorrichtungen sind (Kathodenmaterialien), auch gute Elektronenakzeptoren in Lichtsensorvorrichtungen. Daher besteht die negativ vorgespannte Elektrode (die Kathode) in Sensorvorrichtungen für eine leichte Lochaufnahme vorteilhafterweise aus einem Anodenmaterial und die positiv vorgespannte Elektrode (die Anode) vorteilhafterweise aus einem Kathodenmaterial.
  • Bei bestimmten Anwendungen ist die Bereitstellung einer Vorrichtung mit sowohl Lichtemissionspixeln als auch Lichtsensor/-detektorpixeln wünschenswert. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist ein Touchscreen, der eine Vielzahl von Lichtemissionspixeln in einem Array, das auch eine Vielzahl von Lichtsensorpixeln enthält, umfasst. Kommt der Benutzer mit dem Finger in die Nähe eines solchen Displays, wird das vom Display emittierte Licht reflektiert und von einem oder mehreren Sensorpixeln in der Nähe des Fingers detektiert. Alternativ können die Lichtsensorpixel in einem solchen Display mit Hilfe eines anderen Betätigungsmechanismus wie beispielsweise einer externen Lichtquelle, z. B. eines Lichtstifts angesteuert werden. Die Position des Stellglieds bestimmt, welche Sensorpixel angesteuert werden. Diese Funktionalität kann z. B. der Auswahl eines im Display der Vorrichtung dargestellten Symbols oder eines im Display der Vorrichtung dargestellten Menüpunktes dienen.
  • Vorrichtungen mit einem LED-Display aus einer aktiven Matrix, die sowohl Lichtemissionspixel als auch Lichtsensorpixel umfasst, sind bekannt. Da sie jedoch komplexe Schaltkreise aufweisen, erfordern sie einen komplizierten Herstellungsprozess und sind demzufolge in der Produktion relativ teuer.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen die zuvor genannten Probleme im Stand der Technik lösen.
  • Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine einfachere und kostengünstige Displayvorrichtung mit Lichtemissions- und Lichtsensorfunktionalität zur Verwendung als Touchscreen oder dergleichen bereit.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, haben die Erfinder erkannt, dass eine Lösung dieses Problems die Verwendung eines LED-Displays aus einer passiven Matrix (und nicht eines Displays aus einer aktiven Matrix) ähnlich wie der in 1 dargestellten ist, wobei jedoch zumindest einige Dioden zur Detektion des auf das Display treffenden Lichts verwendet werden. Das heißt, der Sensorschaltkreis kann zur Detektion des auf die Vorrichtung treffenden Lichts zumindest mit einigen Dioden gekoppelt sein.
  • Ein Problem bei dieser Lösung ist, dass das Display mit Dioden aus einer passiven Matrix keinen eigenen Schaltkreis für die einzelnen Dioden aufweist, wie es bei einem Display aus einer aktiven Matrix der Fall ist. Die Dioden befinden sich vielmehr zwischen einem gemeinsamen Array aus Kathoden- und Anodenleitungen und weisen beim Abtasten eine Vorspannung in dieselbe Richtung auf. Trifft also ein Lichtphoton auf eine der Dioden und es entsteht ein Elektronen/Loch-Paar (ein Exziton) in der optoelektrisch aktiven Schicht der Diode, wird das Elektron von der positiv vorgespannten Elektrode, d. h. der Lochinjektionselektrode aus einem Lochinjektionsmaterial angezogen. In ähnlicher Weise wird das von dem Lichtphoton erzeugte Loch von der negativ vorgespannten Elektrode, d. h. der Elektroneninjektionselektrode aus einem Elektroneninjektionsmaterial angezogen. Da das Lochinjektionsmaterial nicht ohne Weiteres Elektronen aufnimmt und das Elektroneninjektionsmaterial nicht ohne Weiteres Löcher aufnimmt, wird von den durch das einfallende Licht gebildeten Ladungsträgern nur wenig oder gar kein Strom erzeugt. Somit fungieren die Dioden nicht als effektive Sensoren. Da die Dioden auch Licht emittieren (sofern sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind), lassen sich darüber hinaus Emission und Detektion bezüglich der Funktionalität nicht voneinander trennen, was dazu führen kann, dass Dioden angeschaltet werden, die nicht angeschaltet werden sollen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass sich das zuvor genannte Problem teilweise durch eine Umkehrung der Vorspannung bei einem Teil der Dioden in dem Display lösen lässt. Mit Bezug auf 1 können beispielsweise die Pixel in einem Display aus einer einfachen passiven Standardmatrix abgetastet werden, indem eine Elektrode der ersten Reihe bei einem negativen Potential (relativ zu den Spalten) gehalten und an die Elektroden der einzelnen Spalten eine positive Vorspannung angelegt wird, um wiederum die Dioden in der Reihe anzuschalten. Anschließend kann die Elektrode der zweiten Reihe bei einem negativen Potential gehalten und an die Elektroden der einzelnen Spalten eine positive Vorspannung angelegt werden, um wiederum die Dioden der zweiten Reihe anzuschalten, und so weiter. Wird jedoch an einige der Spaltenelektroden eine im Vergleich zu den Reihen negative Vorspannung angelegt (d. h. bei einem negativeren Potential, so dass die Elektronen von den Spaltenelektroden zu den Reihenelektroden fließen), werden die Dioden in diesen Spalten umgekehrt vorgespannt und fungieren als Detektoren und nicht als Emitter. Abwechselnde Diodenspalten könnten z. B. auf diese Weise umgekehrt vorgespannt werden.
  • Ein Problem bei der zuvor genannten Anordnung ist, dass aufgrund dessen, dass die Reihenelektroden für eine Vorspannung der Leuchtdioden in Vorwärtsrichtung bei einem relativ negativen Potential gehalten werden, zur Erzeugung einer umgekehrten Vorspannung der Detektordioden an die Spaltenelektroden ein relativ großes negatives Potential angelegt werden muss. Dies ist ineffizient und führt zu einem erhöhten Stromverbrauch und einer verminderten Lebensdauer der Dioden. Weiterhin kann die Empfindlichkeit der Detektordioden schlecht sein.
  • Demzufolge haben die Erfinder zwar erkannt, dass die zuvor genannte Lösung machbar ist, bei dieser Lösung aber wie diskutiert Probleme bestehen.
  • Angesichts dieser Tatsache und in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Display aus einer passiven Matrix bereitgestellt, das ein Diodenarray zwischen einer Vielzahl von Anodenleitungen und einer Vielzahl von Kathodenleitungen umfasst, wobei zumindest einige Dioden Leuchtdioden sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, und andere Dioden Sensordioden sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen umgekehrt ausgerichtet sind.
  • Die Anodenleitungen können so angeordnet sein, dass sie relativ zu den Kathodenleitungen positiv vorgespannt sind. Das Display kann daher einen Antriebsschaltkreis umfassen, der zur positiven Vorspannung der Anodenleitungen relativ zu den Kathodenleitungen mit den Anoden- und Kathodenleitungen gekoppelt ist.
  • Die Dioden können eine Anode, eine Kathode und ein dazwischen liegendes optoelektrisch aktives Material umfassen.
  • Bei den Dioden, die zur Lichtemission in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, befindet sich die Anode neben den Anodenleitungen und ist elektrisch mit ihnen gekoppelt; die Kathode befindet sich neben den Kathodenleitungen und ist elektrisch mit ihnen gekoppelt. Die Anode dieser Dioden besteht aus einem Material, das sich für die Injektion positiver Ladungsträger (z. B. Löcher) eignet; die Kathode dieser Dioden besteht aus einem Material, das sich für die Injektion negativer Ladungsträger (z. B. Elektronen) eignet.
  • Im Gegensatz dazu befindet sich die Anodenschicht bei den Dioden, die zur Lichtdetektion in umgekehrte Richtung ausgerichtet sind, neben den Kathodenleitungen und ist elektrisch mit ihnen gekoppelt; die Kathode befindet sich neben den Anodenleitungen und ist elektrisch mit ihnen gekoppelt. Die Anode dieser Dioden besteht aus einem Material, das sich für die Aufnahme positiver Ladungsträger (z. B. Löcher) eignet; die Kathode dieser Dioden besteht aus einem Material, das sich für die Aufnahme negativer Ladungsträger (z. B. Elektronen) eignet. Mit anderen Worten, die Dioden zur Lichtdetektion sind effektiv umgekehrt und nun in Gegenrichtung zu den Leuchtdioden relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen, die die Dioden elektrisch vorspannen, ausgerichtet. Das heißt, die Sensordioden sind relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen, die die Dioden vorspannen, physisch umgekehrt. Dies steht im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Anordnung, in der alle Dioden in dieselbe Richtung ausgerichtet sind.
  • Es ist anzumerken, dass sich die Begriffe Kathode und Anode bei Sensordioden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auf die intrinsischen Eigenschaften der für diese Schichten verwendeten Materialien beziehen. Die Kathode besteht damit aus einem Material, das ohne Weiteres Elektronen aufnimmt, während die Anode aus einem Material besteht, das ohne Weiteres Löcher aufnimmt. Im Gegensatz zu den Leuchtdioden ist die Kathode bei den Sensordioden de facto mit einer Anodenleitung gekoppelt und damit positiv vorgespannt, während die Anode de facto mit einer Kathodenleitung gekoppelt und damit negativ vorgespannt ist.
  • Die zuvor genannte Ausführungsform löst die zuvor skizzierten Probleme bei Displays aus dem Stand der Technik mit einer aktiven Matrix insofern, dass keine zusätzlichen Schaltkreiskomponenten erforderlich sind und das Display damit leichter herzustellen ist. Dementsprechend sind die Produktionskosten für die erfindungsgemäßen Displays niedriger. Darüber hinaus löst eine solche Anordnung die zuvor genannten Probleme bei Displays aus einer passiven Matrix, bei denen sämtliche Dioden relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in dieselbe Richtung ausgerichtet sind. Die erfindungsgemäßen Displays sind effizienter und haben einen niedrigeren Stromverbrauch, eine längere Lebensdauer und eine höhere Empfindlichkeit; weiterhin wird das Anschalten von Dioden, die nicht angeschaltet werden sollen, verringert.
  • Bei der zuvor genannten Anordnung ist aufgrund der Tatsache, dass die Dioden selbst umgekehrt sind, zum Erzielen einer Sensorfunktionalität keine Umkehrung der Vorspannung bei einigen der Abtast-/Antriebsleitungen erforderlich. Daher können alle Abtastleitungen in dieselbe Richtung vorgespannt werden, und es kommt aufgrund der umgekehrten Ausrichtung relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen auf natürliche Weise zu einer Umkehr der Vorspannung der Sensordioden.
  • Die Umkehr der Ausrichtung der Sensordioden relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen lässt sich auf zweierlei Art und Weise erreichen: (1) die Schichten der Sensordioden können relativ zu den Leuchtdioden umgekehrt werden, wobei sich die Anodenleitungen auf einer Seite des Diodenarrays und die Kathodenleitungen auf der entgegen gesetzten Seite des Diodenarrays befinden, die Leuchtdioden mit einem neben den Anodenleitungen befindlichen Anodenmaterial und einem neben den Kathodenleitungen befindlichen Kathodenmaterial gebildet sind und die Sensordioden mit einem neben den Kathodenleitungen befindlichen Anodenmaterial und einem neben den Anodenleitungen befindlichen Kathodenmaterial gebildet sind; bzw. (2) die Schichten der Sensordioden sind in derselben Reihenfolge angeordnet wie bei den Leuchtdioden, die Kathoden- und Anodenleitungen sind jedoch trassiert, so dass die Kathodenleitungen mit den Kathoden der Leuchtdioden und den Anoden der Sensordioden in Kontakt stehen und die Anodenleitungen mit den Anoden der Leuchtdioden und den Kathoden der Sensordioden in Kontakt stehen. Somit können entweder die Schichtstruktur der Dioden umgekehrt oder die Kathoden- und Anodenleitungen neu trassiert werden, um eine entgegen gesetzte Ausrichtung der Sensor- und Leuchtelektroden relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen zu erzielen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine oder mehrere Schichten der Sensordioden zur Umkehrung der Ausrichtung der Sensordioden dotiert.
  • Für eine effiziente Injektion/Aufnahme von Elektronen in die optoelektrisch aktive Schicht bzw. aus der optoelektrisch aktiven Schicht können die Kathoden eine Austrittsarbeit von weniger als 3,5 eV, noch bevorzugter weniger als 3,2 eV und am bevorzugtesten weniger als 3 eV aufweisen.
  • Für eine effiziente Injektion/Aufnahme von Löchern in die optoelektrisch aktive Schicht bzw. aus der optoelektrisch aktiven Schicht können die Anoden eine Austrittsarbeit von mehr als 3,5 eV, noch bevorzugter mehr als 4,0 eV und am bevorzugtesten mehr als 4,5 eV aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann jedoch das Material für die Anode und die Kathode der Sensordioden dasselbe sein. Vorzugsweise wird ein Material mit mittlerer Austrittsarbeit ausgewählt, damit es entweder als Elektronenakzeptor oder als Lochakzeptor fungieren kann. Das Material kann z. B. eine Austrittsarbeit im Bereich von 3 bis 4,5 eV, noch bevorzugter im Bereich von 3,2 bis 4,3 eV und am bevorzugtesten von 3,5 bis 4,3 eV aufweisen. Ein Beispiel für ein solches Material ist Aluminium.
  • Die Kathoden- und Anodenleitungen können in Spalten und Reihen angeordnet sein. Einige der Spalten/Reihen können Dioden umfassen, die zur Lichtdetektion in die Gegenrichtung ausgerichtet sind. Beispielsweise können abwechselnde Spalten oder Reihen zur Lichtdetektion in die Gegenrichtung ausgerichtete Dioden umfassen.
  • Die Sensordioden können Seite an Seite mit den Leuchtdioden auf einem Substrat angeordnet sein. Alternativ können die Sensordioden ober- oder unterhalb der Leuchtdioden in einer Stapelanordnung angeordnet sein. Die Sensordioden können sich z. B. auf den Leuchtdioden befinden. Dies kann zu einem empfindlicheren Touchscreen-Display führen.
  • Die Stapelanordnung kann die Genauigkeit der Detektion des von einer Leuchtdiode in die Vorrichtung reflektierten Lichts erhöhen. Weiterhin kann die Emissions- und/oder Sensorfläche eines Displays vergrößert werden, da die Anzahl der Leucht- und/oder Sensordioden nicht wie bei nebeneinander angeordneten Leucht- und Sensordioden verringert werden muss. Daher können im Vergleich zu einer Anordnung Seite an Seite bei Displays derselben Größe mehr Sensoren und Emitter eingesetzt werden.
  • Im Gegensatz dazu kann eine Anordnung Seite an Seite für die Sensor- und Leuchtdioden dahingegen vorteilhaft sein, dass im Vergleich zu einer vertikalen Stapelanordnung ein dünnes Display, z. B. ein dünnen biegsames Display entsteht. Weiterhin kann die Lichtabsorption innerhalb des Displays (z. B. des von der optoelektrisch aktiven Schicht emittierten Lichts) in der Anordnung Seite an Seite im Vergleich zu der Stapelanordnung reduziert sein.
  • Die Sensor- und/oder Leuchtdioden können zusätzliche Ladungsinjektions- und/oder Ladungstransportschichten zwischen der optoelektrisch aktiven Schicht und der Anode und/oder Kathode umfassen. Zwischen der Anode und der optoelektrisch aktiven Schicht kann sich z. B. ein Lochtransportmaterial befinden. Zwischen der Kathode und der optoelektrisch aktiven Schicht kann sich auch ein Elektronentransportmaterial befinden. Es können auch weitere Schichten wie z. B. eine Lochinjektions-/Lochaufnahmeschicht neben der Anode oder eine Elektroneninjektions-/Elektronenaufnahmeschicht neben der Kathode vorliegen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchtdiodenvorrichtung bereitgestellt, die eine Leuchtdiode und eine darauf befindliche Lichtsensordiode umfasst. Dies kann eine einfache Vorrichtung wie z. B. eine berührungsempfindliche Leuchttaste oder eine komplexere Vorrichtung wie z. B. die zuvor diskutierten Displays sein. Auch hier können die einzelnen Dioden eine Schicht aus einem Anodenmaterial, eine Schicht aus einem Kathodenmaterial und ein dazwischen liegendes optoelektrisch aktives Material umfassen. Der Antriebsschaltkreis kann so eingestellt werden, dass er die Schicht aus dem Kathodenmaterial in der Leuchtdiode negativ vorspannt, die Schicht aus dem Anodenmaterial in der Leuchtdiode positiv vorspannt, die Schicht aus dem Anodenmaterial in der Lichtsensordiode negativ vorspannt und die Schicht aus dem Kathodenmaterial in der Lichtsensordiode positiv vorspannt.
  • Kurze Zusammenfassung der Zeichnungen
  • Anschließend werden nur beispielhaft Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine Standardanordnung der Dioden in einem typischen passiven Matrixarray aus dem Stand der Technik darstellt, bei der alle Dioden in dieselbe Richtung ausgerichtet sind;
  • 2 einen vertikalen Querschnitt durch ein Display aus einer passiven Matrix wie in 1 dargestellt zeigt;
  • 3 eine Arraystruktur der Sensor- und Leuchtdioden in einem Display aus einer passiven Matrix gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 den Querschnitt einer OLED-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Umkehrung der Ausrichtung der Sensordioden durch eine Neutrassierung der Anoden- und Kathodenleitungen erzielt wird;
  • 5 den Querschnitt einer OLED-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Umkehrung der Ausrichtung der Sensordioden durch eine Umkehrung der Schichtstruktur der Dioden erzielt wird;
  • 6 die Energieniveaus einer Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 7 die Energieniveaus einer Sensordiode, deren Ausrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umgekehrt wurde, darstellt;
  • 8 die Energieniveaus einer Sensordiode, bei der für beide Elektroden dasselbe Material verwendet wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 9 einen Querschnitt einer Diode mit einer dotierten Schicht, die bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, darstellt;
  • die 10a und 10b eine vertikale Stapelanordnung der Leucht- und Sensordioden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • die 11a und 11b eine Ansicht der vertikalen Stapelanordnung von oben nach unten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • 12 eine Sensordiode mit einer Polymermischung, die bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, darstellt; und
  • 13 eine weitere Sensordiode, die bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • 3 stellt eine Arraystruktur der Leuchtdioden 1 und der Sensordioden 2 in einem Display aus einer passiven Matrix gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Wie der Querverweis zu der in 1 dargestellten Anordnung aus dem Stand der Technik zeigt, unterscheidet sich die Anordnung in 3 dahingehend, dass die Sensordioden 2 in die entgegen gesetzte Richtung zu den Leuchtdioden 1 ausgerichtet sind. Die Dioden befinden sich zwischen Reihen aus Kathodenleitungen 3 und Spalten aus Anodenleitungen 4.
  • Jeweils eine Reihe der Struktur wird adressiert. Es lassen sich drei Spannungsniveaus definieren. Ein Grundniveau Vgnd gleich 0 Volt, ein Vorspannungsniveau der Sensordioden Vs, z. B. 20 Volt, und eine typische Antriebsspannung für die Leuchtdioden Vd (auch wenn sie evtl. strombetrieben sind), die zwischen dem Grundniveau und Vs liegen kann. Bei Antrieb einer Reihe wird diese auf der Grundniveauspannung gehalten und alle anderen Reihen auf Vs eingestellt. Die Sensorspalten werden beim Abtasten mit Vs angetrieben und der erzeugte Strom lässt sich mit einem Sensorschaltkreis messen. Die Emitterspalten werden mit der Antriebspannung Vd angetrieben, was dazu führt, dass die Elektronen in Vorwärtsrichtung fließen und Licht emittiert wird.
  • Die Sensordioden in den ausgeschalteten Reihen haben keinerlei Vorspannung und erzeugen daher nur wenig oder gar keinen Strom aus dem einfallenden Licht.
  • Die Leuchtdioden in den ausgeschalteten Reihen sind umgekehrt vorgespannt und daher nicht aktiv. Zur Umkehrung der Vorspannung der Leuchtdioden in den ausgeschalteten Reihen beträgt Vd zwar vorzugsweise weniger als Vs, Vd könnte aber gleich Vs oder um einen Betrag, der die für den Antrieb der Leuchtdioden notwendige Schwellenspannung nicht überschreitet, größer als Vs sein.
  • Die Sensordioden in den angeschalteten Reihen sind durch Vs umgekehrt vorgespannt und weisen daher eine verstärkte Quantenausbeute bei der Detektion des auf sie treffenden Lichts auf. Indem die Spannung auf Vs gehalten wird, kann Strom erzeugt und detektiert werden.
  • Die Leuchtdioden in den angeschalteten Reihen sind durch Vd in Vorwärtsrichtung vorgespannt und emittieren daher Licht.
  • Das von den Leuchtdioden emittierte Licht, das auf ein Objekt fällt, das sich in unmittelbarer Nähe des Bildschirms befindet oder diesen berührt, wird zu den Sensordioden reflektiert.
  • Als Modifikation dieses Verfahrens können die ausgeschalteten Reihen bei Vs minus der Eigenspannung der Sensordioden gehalten werden, so dass es zu einem Photostrom-Quenching kommt.
  • 4 stellt eine Möglichkeit dar, bei der die Sensordioden in umgekehrter Richtung relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen ausgerichtet werden können. Dies wird wie in 4 dargestellt durch Neurtrassierung der Anodenleitungen 4 und der Kathodenleitungen 5 erzielt, so dass sie abwechselnd mit den Anoden 5 und den Kathoden 7 der Dioden in Kontakt stehen. Zwischen den Anoden 5 und den Kathoden 7 befindet sich ein optoelektrisch aktives Material 6. Die Dioden bestehen jeweils aus einer unteren Anode 5, einer optoelektrisch aktiven Schicht 6 und einer Kathode 7. Bei der Leuchtdiode 1 kontaktiert die Kathodenleitung 3 die Kathode 7 und die Anodenleitung 4 die Anode 5. Beider Sensordiode 2 kontaktiert die Kathodenleitung die Anode 5 und die Anodenleitung die Kathode 7. Damit die Elektrodenleitungen die Diodenanschlüsse abwechselnd kontaktieren können, können Durchgänge im Barrierematerial 8 vorgesehen sein.
  • Die in 4 dargestellte Anordnung zeigt abwechselnde Leucht- und Sensorspalten. Es können aber auch andere Anordnungen erwogen werden. Zur Erhöhung der Anzahl der Leuchtdioden im Display könnten beispielsweise abwechselnde Reihen oder weniger Sensordioden bereitgestellt werden.
  • 5 stellt den Querschnitt eines OLED-Displays gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei dem die Umkehr der Ausrichtung der Sensordioden durch eine Umkehr der Schichtstruktur der Dioden erzielt wird. Bei dieser Anordnung verbleiben die Kathodenleitungen 3 auf einer Seite des Diodenarrays und die Anodenleitungen 4 auf der entgegen gesetzten Seite des Diodenarrays. Die umgekehrte Ausrichtung der Sensordioden 2 wird durch Anordnung des Kathodenmaterials 7 neben den Anodenleitungen 4 und des Anodenmaterials 5 neben den Kathodenleitungen 3 erzielt. Im Gegensatz dazu befindet sich bei Leuchtdioden das Anodenmaterial 5 neben den Anodenleitungen 4 und das Kathodenmaterial 7 neben den Kathodenleitungen 3.
  • 6 stellt die Energieniveaus einer Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Es können z. B. eine ITO-Anode 5 und eine Bariumkathode 7 eingesetzt werden. Die Anode 5 wird durch eine Anodenleitung 4 positiv vorgespannt, die Kathode 7 wird durch eine Kathodenleitung 3 negativ vorgespannt. Dementsprechend wird ein positiv geladenes Loch von der Anode 5 in ein HOMO-Niveau eines optoelektrisch aktiven Materials injiziert. In ähnlicher Weise wird ein Elektron aus der Kathode 7 in ein LUMO-Niveau des optoelektrisch aktiven Materials injiziert. In Kombination erzeugen das Loch und das Elektron in dem optoelektrisch aktiven Material ein Exziton, das bei Strahlungszerfall Licht emittiert.
  • 7 stellt die Energieniveaus einer Sensordiode dar, wobei die Ausrichtung der Diode gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umgekehrt wurde. In diesem Fall wird das Kathodenmaterial 7 in der Diode durch eine Anodenleitung 4 positiv vorgespannt und das Anodenmaterial 5 in der Diode durch eine Kathodenleitung 3 negativ vorgespannt. Somit werden die Elektronen bei Bildung eines Exzitons in der optoelektrisch aktiven Schicht durch Absorption von Lichtphotonen in Richtung des Kathodenmaterials 7 vorgespannt und die Löcher in Richtung des Anodenmaterials 5 vorgespannt. Die Elektronen werden durch das Kathodenmaterial 7 aufgenommen, die Löcher durch das Anodenmaterial 5. Damit fließt Ladung aus der Diode und erzeugt Strom, der detektiert werden kann.
  • 8 stellt die Energieniveaus einer Sensordiode dar, bei der für beide Elektroden dasselbe Material verwendet wird. In diesem Fall kann Aluminium verwendet werden. Die Diode funktioniert genauso wie die in 7 dargestellte. Auch wenn die Angleichung der HOMO- und LUMO-Energieniveaus des optoelektrisch aktiven Materials mit den Fermi-Niveaus des Anoden- und Kathodenmaterials 5 und 7 nicht so gut ist wie in der Anordnung von 7 und daher zur Erzeugung eines messbaren Stroms eventuell eine größere Vorspannung erforderlich ist, kann die Einfachheit der Verwendung derselben Materialien für beide Elektroden bei bestimmten Anwendungen vorteilhaft sein.
  • Durch Einfügen zusätzlicher Ladungstransportschichten zwischen der optoelektrisch aktiven Schicht und den Elektroden kann eine bessere Angleichung der Energieniveaus erzielt werden. 9 stellt beispielsweite eine Anordnung dar, in der sich neben der Kathode 7 eine n-dotierte Schicht 10 und neben der Anode 5 eine p-dotierte Schicht 12 befindet. Ein besonders nützliches Verfahren zur Herstellung der Sensor- und/oder Leuchtdiode beinhaltet die Abscheidung einer Mischung aus einem Lochtransportmaterial und einem Elektronentransportmaterial aus einer Lösung und die Phasentrennung des Lochtransportmaterials und des Elektronentransportmaterials unter Bildung einer Lochtransportschicht und einer Elektronentransportschicht. In der Mischung kann auch ein optoelektrisch aktives Material 6 abgeschieden werden, das wie in 9 dargestellt unter Phasentrennung eine separate Schicht bilden oder in einer der Loch- oder Elektronentransportschichten verbleiben kann.
  • 10a stellt eine vertikale Stapelanordnung aus einer Leucht- und einer Sensordiode 1 und 2 dar. In der dargestellten Anordnung befindet sich die Leuchtdiode 1 auf der Sensordiode 2; die Anordnung könnte aber auch umgekehrt sein, sodass sich die Sensordiode auf der Leuchtdiode befindet.
  • In der dargestellten Stapelanordnung umfasst die Sensordiode 2 eine untere Anodenelektrode 5 (z. B. Aluminium), die mit einer Kathodenleitung C in Kontakt steht und daher für die Aufnahme positiver Ladungsträger aus einer darüber liegenden optoelektrisch aktiven Schicht 6 negativ vorgespannt ist. Die optoelektrisch aktive Schicht 6 befindet sich auf der unteren Elektrode 5, und eine obere Kathodenelektrode 7 (z. B. Aluminium) befindet sich auf der optoelektrisch aktiven Schicht 6. Die obere Kathodenelektrode 7 steht mit einer Anodenleitung B in Kontakt und ist daher für die Aufnahme negativer Ladungsträger aus der optoelektrisch aktiven Schicht 6 positiv vorgespannt. In der dargestellten Ausführungsform bestehen die Anode und die Kathode 5 und 7 der Sensordiode 2 aus demselben Material, z. B. Aluminium. Sie können jedoch auch wie zuvor diskutiert aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  • Auf der Sensordiode 2 befindet sich eine Anode 5 (z. B. ITO) der Leuchtdiode 1, die auch mit der Anodenleitung B in Kontakt steht und daher für die Injektion positiver Ladungsträger in eine darauf befindliche optoelektrisch aktive Schicht 6 positiv vorgespannt ist. Auf der optoelektrisch aktiven Schicht 6 befindet sich eine Kathode 7 (z. B. Barium) der Leuchtdiode 1, die zur negativen Vorspannung der Kathode 7 für die Injektion negativer Ladungsträger in die optelektrisch aktive Schicht 6 der Leuchtdiode 1 mit einer Kathodenleitung A in Kontakt steht.
  • 10b stellt ein Energieniveaudiagramm der in 10a dargestellten Anordnung dar, das die Ladungsbewegung, -emission und -absorption veranschaulicht.
  • Die 11a und 11b stellen Draufsichten der vertikalen Stapelanordnung dar, die die Ausrichtung der Kathodenleitungen A und C sowie der Anodenleitungen B anzeigen.
  • Es besteht Einvernehmen darüber, dass auch andere Stapelanordnungen erwogen werden können. Die Vorspannungsleitungen A und C können z. B. positiv vorgespannte Anodenleitungen sein, die Vorspannungsleitung B kann eine negativ vorgespannte Kathodenleitung sein. In diesem Fall würde die unterste Elektrode der Sensordiode ein Kathodenmaterial, die oberste Elektrode der Sensordiode ein Anodenmaterial, die unterste Elektrode der Leuchtdiode ein Kathodenmaterial und die oberste Elektrode der Leuchtdiode ein Anodenmaterial umfassen.
  • Aufgrund der Verarbeitungsschritte bei der Bildung der darüber liegenden Schichten können zum Schutz der darunter liegenden Schichten auch Pufferschichten eingesetzt werden.
  • 12 stellt eine Diode aus einer Polymermischung dar. Die Diode umfasst eine Anode 5 (z. B. ITO), eine Lochinjektionsschicht (z. B. PEDOT) 13, eine Schicht 15 aus einer Polymermischung, die eine Emissionskomponente sowie eine weitere Komponente wie z. B. eine Ladungstransportkomponente umfasst, und eine Kathode 7 (z. B. Al oder LiF). 13 stellt eine Diode mit einer Mehrschichtstruktur, z. B. einer Elektronentransportschicht und einer Lochtransportschicht dar. Die Diode umfasst eine Anode 5, eine Lochinjektionsschicht 13, eine Lochtransportschicht 17, eine Elektronentransportschicht 19 und eine Kathode 7. Diese Dioden können anstelle der Dioden der erfindungsgemäßen Ausführungsformen verwendet werden.
  • Die optoelektrisch aktiven Materialien der Leuchtdioden und der Sensordioden können so ausgewählt werden, dass das optoelektrisch aktive Material der Sensordiode nicht das unmittelbar von der Leuchtdiode emittierte Licht, sondern z. B. Licht einer anderen Frequenz, das von einer externen Lichtquelle (z. B. einem Lichtstift) erzeugt wird oder durch Reflexion von einem externen Körper in der Nähe der Vorrichtung entsteht, absorbiert. Materialien für Leucht- und Sensordioden sind im Stand der Technik bekannt, und der Fachmann kann anhand der Lehren der vorliegenden Patentschrift eine solche Wahl leicht treffen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde zwar insbesondere mit Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen dargestellt und beschrieben, für den Fachmann ist aber klar, dass verschiedene Änderungen bezüglich Form und Details vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • OPTOELEKTRONISCHE VORRICHTUNGEN
  • Display aus einer passiven Matrix, das ein Diodenarray zwischen einer Vielzahl von Anodenleitungen (4) und einer Vielzahl von Kathodenleitungen (3) umfasst, wobei zumindest einige Dioden Leuchtdioden (1) sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, und andere Dioden Sensordioden (2) sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in umgekehrter Richtung ausgerichtet sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 90/13148 [0003]
    • - US 4539507 [0003]

Claims (21)

  1. Display aus einer passiven Matrix, das ein Diodenarray zwischen einer Vielzahl von Anodenleitungen und einer Vielzahl von Kathodenleitungen umfasst, wobei zumindest einige Dioden Leuchtdioden sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, und andere Dioden Sensordioden sind, die relativ zu den Kathoden- und Anodenleitungen in umgekehrter Richtung ausgerichtet sind.
  2. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 1, das einen mit den Anodenleitungen und Kathodenleitungen gekoppelten Antriebsschaltkreis umfasst, der so eingestellt ist, dass die Anodenleitungen relativ zu den Kathodenleitungen positiv vorgespannt werden.
  3. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Dioden jeweils eine Schicht aus einem Anodenmaterial, eine Schicht aus einem Kathodenmaterial und ein dazwischen befindliches optoelektrisch aktives Material umfassen.
  4. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 3, bei dem sich das Anodenmaterial der Dioden, die zur Lichtemission in Vorwärtsrichtung ausgerichtet sind, neben den Anodenleitungen befindet und elektrisch mit ihnen gekoppelt ist und sich das Kathodenmaterial neben den Kathodenleitungen befindet und elektrisch mit ihnen gekoppelt ist, und sich das Anodenmaterial der Dioden, die zur Lichtdetektion in umgekehrter Richtung ausgerichtet sind, neben den Kathodenleitungen befindet und elektrisch mit ihnen gekoppelt ist und sich das Kathodenmaterial neben den Anodenleitungen befindet und elektrisch mit ihnen gekoppelt ist.
  5. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 3 oder 4, bei dem sich die Anodenleitungen auf einer Seite des Diodenarrays und die Kathodenleitungen auf der entgegen gesetzten Seite des Diodenarrays befinden, die Leuchtdioden mit Anodenmaterial neben den Anodenleitungen und Kathodenmaterial neben den Kathodenleitungen gebildet sind und die Sensordioden mit Anodenmaterial neben den Kathodenleitungen und Kathodenmaterial neben den Anodenleitungen.
  6. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Schichten des Anoden- und Kathodenmaterials in den Sensordioden dieselbe Reihenfolge aufweisen wie bei den Leuchtdioden und die Kathoden- und Anodenleitungen durch das Diodenarray trassiert sind, wobei die Kathodenleitungen mit den Kathoden der Leuchtdioden und den Anoden der Sensordioden in Kontakt stehen und die Anodenleitungen mit den Anoden der Leuchtdioden und den Kathoden der Sensordioden in Kontakt stehen.
  7. Display aus einer passiven Matrix nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das Kathodenmaterial eine Austrittsarbeit von weniger als 3,5 eV, noch bevorzugter weniger als 3,2 eV und am bevorzugtesten weniger als 3 eV aufweist.
  8. Display aus einer passiven Matrix nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem das Anodenmaterial eine Austrittsarbeit von mehr als 3,5 eV, noch bevorzugter mehr als 4,0 eV und am bevorzugtesten mehr als 4,5 eV aufweist.
  9. Display aus einer passiven Matrix nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem das für die Anoden- und Kathodenschichten der Sensordioden verwendete Material dasselbe ist.
  10. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 9, bei dem das für die Anoden- und Kathodenschichten der Sensordioden verwendete Material eine Austrittsarbeit im Bereich von 3 bis 4,5 eV, noch bevorzugter im Bereich von 3,2 bis 4,3 eV und am bevorzugtesten von 3,5 bis 4,3 eV aufweist.
  11. Display aus einer passiven Matrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kathoden- und Anodenleitungen in Spalten und Reihen angeordnet sind.
  12. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 11, bei dem das Diodenarray einige Spalten oder Reihen von Sensordioden umfasst.
  13. Display aus einer passiven Matrix nach Anspruch 12, bei dem das Diodenarray abwechselnde Spalten oder Reihen von Sensor- und Leuchtdioden umfasst.
  14. Display aus einer passiven Matrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Sensordioden Seite an Seite mit den Leuchtdioden auf einem Substrat angeordnet sind.
  15. Display aus einer passiven Matrix nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Sensordioden ober- oder unterhalb der Leuchtdioden in einer Stapelanordnung angeordnet sind.
  16. Display aus einer passiven Matrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Sensor- und/oder Leuchtdioden Ladungsinjektions- und/oder Ladungstransportschichten umfassen.
  17. Display aus einer passiven Matrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere Schichten der Sensordioden dotiert sind.
  18. Display aus einer passiven Matrix nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Sensorschaltkreis umfasst, der mit mindestens den Anodenleitungen und Kathodenleitungen, die mit den Sensordioden in elektrischem Kontakt stehen, gekoppelt ist, wobei der Sensorschaltkreis so eingestellt ist, dass er einen von den Sensordioden erzeugten Strom wahrnimmt.
  19. Leuchtdiodenvorrichtung mit einer Leuchtdiode und einer Lichtsensordiode, die übereinander gestapelt sind.
  20. Leuchtdiodenvorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Dioden jeweils eine Schicht aus einem Anodenmaterial, eine Schicht aus einem Kathodenmaterial und ein dazwischen befindliches optoelektrisch aktives Material umfassen.
  21. Leuchtdiodenvorrichtung nach Anspruch 20, die einen Antriebsschaltkreis umfasst, der so eingestellt ist, dass er die Schicht aus dem Kathodenmaterial in der Leuchtdiode negativ, die Schicht aus dem Anodenmaterial in der Leuchtdiode positiv, die Schicht aus dem Anodenmaterial in der Lichtsensordiode negativ und das Kathodenmaterial in der Lichtsensordiode positiv vorspannt.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101937649A (zh) * 2010-09-08 2011-01-05 矽恩微电子(厦门)有限公司 一种led显示屏及其驱动方法
DE102011076046B4 (de) * 2011-05-18 2014-10-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Diodensensormatrix und Verfahren zum Auslesen einer Diodensensormatrix
CN102194393A (zh) * 2011-06-21 2011-09-21 深圳市微芯集成电路设计有限公司 Led显示驱动电路
GB2500579B (en) * 2012-03-23 2015-10-14 Cambridge Display Tech Ltd Semiconductor Application Method and Product
CN102820316B (zh) * 2012-08-30 2016-04-27 北京工业大学 一种led显示微阵列及其制备方法
TWI744296B (zh) * 2016-03-24 2021-11-01 美商陶氏全球科技責任有限公司 光電子裝置及使用方法
JP7002475B2 (ja) * 2017-01-15 2022-01-20 サイントル株式会社 光検出器アレイ
JP7336381B2 (ja) * 2017-04-28 2023-08-31 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 受光・発光素子、光センサおよび生体センサ
US20180323243A1 (en) * 2017-05-02 2018-11-08 Boe Technology Group Co., Ltd. Array substrate, image collection method and display device
CN108235527A (zh) * 2018-01-04 2018-06-29 电子科技大学 一种可光控自动点亮的发光玻璃
WO2020053692A1 (ja) * 2018-09-14 2020-03-19 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置、表示モジュール、及び電子機器
KR20210105361A (ko) 2018-12-28 2021-08-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치
WO2020148601A1 (ja) * 2019-01-18 2020-07-23 株式会社半導体エネルギー研究所 表示システム、表示装置、発光装置
US11394014B2 (en) 2019-08-29 2022-07-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display unit, display module, and electronic device
TW202117694A (zh) 2019-09-27 2021-05-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 顯示裝置、識別方法及程式
US11557249B2 (en) * 2020-06-01 2023-01-17 Novatek Microelectronics Corp. Method of controlling display panel and control circuit using the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4539507A (en) 1983-03-25 1985-09-03 Eastman Kodak Company Organic electroluminescent devices having improved power conversion efficiencies
WO1990013148A1 (en) 1989-04-20 1990-11-01 Cambridge Research And Innovation Limited Electroluminescent devices

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5045643A (en) * 1989-06-19 1991-09-03 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Positional information inputting device using sheet-like photo-conductive switch or the like
DE4321789C2 (de) * 1993-06-30 1999-12-09 Siemens Ag Festkörperbildwandler
JP3808534B2 (ja) * 1996-02-09 2006-08-16 Tdk株式会社 画像表示装置
GB2315594B (en) * 1996-07-22 2000-08-16 Cambridge Display Tech Ltd Sensing device
US5929845A (en) * 1996-09-03 1999-07-27 Motorola, Inc. Image scanner and display apparatus
US20040252867A1 (en) * 2000-01-05 2004-12-16 Je-Hsiung Lan Biometric sensor
EP1158775A1 (de) * 2000-05-15 2001-11-28 EASTMAN KODAK COMPANY (a New Jersey corporation) Bildaufnahmevorrichtung mit integrierter Farbbeleuchtung
US6527782B2 (en) * 2000-06-07 2003-03-04 Sterotaxis, Inc. Guide for medical devices
US6661704B2 (en) * 2001-12-10 2003-12-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Diode decoupled sensing method and apparatus
JP2003303683A (ja) * 2002-04-09 2003-10-24 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光装置
JP2003345308A (ja) * 2002-05-29 2003-12-03 Pioneer Electronic Corp 表示パネル及び表示装置
GB0215309D0 (en) 2002-07-03 2002-08-14 Cambridge Display Tech Ltd Combined information display and information input device
US20040012565A1 (en) * 2002-07-22 2004-01-22 Eastman Kodak Company Interactive display
US7362320B2 (en) * 2003-06-05 2008-04-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electronic device having a light emitting/detecting display screen
US6909233B2 (en) * 2003-06-11 2005-06-21 Eastman Kodak Company Stacked OLED display having improved efficiency
US7053412B2 (en) * 2003-06-27 2006-05-30 The Trustees Of Princeton University And Universal Display Corporation Grey scale bistable display
JP4018070B2 (ja) * 2004-03-17 2007-12-05 独立行政法人科学技術振興機構 複合機能マトリクスアレイ
JPWO2005101359A1 (ja) * 2004-04-13 2008-03-06 ローム株式会社 有機el表示装置
US7598949B2 (en) * 2004-10-22 2009-10-06 New York University Multi-touch sensing light emitting diode display and method for using the same
US8130210B2 (en) * 2004-11-30 2012-03-06 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Touch input system using light guides
US7893925B1 (en) * 2005-12-27 2011-02-22 Cypress Semiconductor Corporation Circuit for reading buttons and controlling light emitting diodes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4539507A (en) 1983-03-25 1985-09-03 Eastman Kodak Company Organic electroluminescent devices having improved power conversion efficiencies
WO1990013148A1 (en) 1989-04-20 1990-11-01 Cambridge Research And Innovation Limited Electroluminescent devices

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